全 文 :第39卷第1期
2016年3月
辽宁师范大学学报(自然科学版)
Journal of Liaoning Normal University(Natural Science Edition)
Vol.39 No.1
Mar. 2016
收稿日期:2015-09-12
基金项目:辽宁省教育厅高等学校科学技术研究重点实验室项目(2008S135)
作者简介:姜华(1958- ),女,黑龙江富裕人,辽宁师范大学教授,博士.E-mail:jianghua1225@163.com
文章编号:1000-1735(2016)01-0093-05
doi:10.11679/lsxblk2016010093
药用观赏植物———鸟巢蕨叶斑病病原菌鉴定初报
姜 华1, 鲍 竹1, 王 晶2
(1.辽宁师范大学 生命科学学院,辽宁 大连 116081;2.大连森林动物园,辽宁 大连 116013)
摘 要:鸟巢蕨(Neottopteris nidus)是一种集药用、食用、美化、净化于一身的蕨类植物,
具有巨大的开发价值.采用单斑分离法于染病的鸟巢蕨植株中分离出2株真菌P1和
P2,经形态学及分子生物学鉴定,P1为芸苔链格孢(Alternaria brassicae)、P2为交互枝
顶孢(Acremonium alternatum).两者对鸟巢蕨均具有致病性,但其生物学特性不同:P1
菌丝生长及产孢最适温度均为25℃,产孢最适湿度为35%,最适pH值为6,菌丝致死
温度为50℃;而P2菌丝生长及产孢最适温度均为25℃,产孢最适湿度为55%,最适
pH值为5,菌丝致死温度为60℃.光照对2种菌的菌丝生长影响不大,但全黑暗有利于
两者产孢.P1的最适碳源、氮源、生长因子、无机盐分别为乳糖、酵母膏、吲哚乙酸和
MgSO4,而P2的分别为蔗糖、KNO3、吲哚丁酸和NaH2PO4.
关键词:鸟巢蕨;叶斑病;芸苔链格孢;交互枝顶孢
中图分类号:Q939;S41 文献标识码:A
鸟巢蕨(Neottopteris nidus)又名山苏花[1],是铁角蕨科(Aspleniaceae)巢蕨属(Neottopteris J.
Sm.)下的一个种,野生于温暖潮湿的林荫地带,多年生草本,其植株叶片美观可供观赏.鸟巢蕨也可食
用和药用,除基本营养外,还富含氨基酸、矿质元素等[2],并具有强筋健骨、活血化瘀、促进骨细胞增长、
加快骨折愈合[3],治疗感冒、发烧、胸痛、咳嗽等[4-5]作用.鸟巢蕨作为花卉,不但有美化作用,同时对甲
醛、苯、甲苯等具有一定的吸附作用[6-7].鉴于鸟巢蕨的食用、药用及生态价值,人们给予了诸多关注,例
如,营养成分分析[2]、食用及药用价值[2-3]、环境监测及空气净化[6-7]、生态价值[8]、组织培养[9]等,但有
关鸟巢蕨叶斑病等病害及病原菌研究国内外鲜有报道.
调查发现,鸟巢蕨易发生叶斑病,笔者采集病样进行了叶斑病病原菌鉴定及其生物学特性研究,旨
为鸟巢蕨培植过程中的叶斑病防治提供理论依据.
1 材料与方法
1.1 材料
鸟巢蕨(N.nidus):健康及染病植株.
病原菌:P1为芸苔链格孢(Alternaria brassicae),P2为交互枝顶孢(Acremonium alternatum),两
者由鸟巢蕨病叶分离得到,经形态学及分子生物学鉴定.
培养基:PDA培养基、萨氏(Sabouraud’s)培养基.
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主要试剂:DNA提取所用试剂均购于辽宁省大连宝生物公司.
1.2 方法
1.2.1 病原菌分离纯化 采用单斑分离法[10]分离病原菌,挑取菌丝尖端进行纯化.
1.2.2 病原菌鉴定 将单斑分离纯化后的菌株在PDA平板上培养5~7d,肉眼观察菌落形态,光镜
下观察菌丝及孢子形态,进行形态学鉴定[11-12].分子生物学鉴定采用SDS法提取致病菌的DNA[13].
PCR扩增引物为ITS1(5’-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3’)和ITS4(5’-TCCTCCGCTTATT-
GATATGC-3’).反应总体积为50μL.反应体系为:Taq 0.5μL;10×PCR Buffer 5μL;dNTP Mix-
ture 4μL;DNA 1μL;引物ITS1 1μL;引物ITS4 1μL;ddH2O 37.5μL.PCR 扩增程序为:预变性
94℃、5min;变性94℃、1min;退火53℃、1min;延伸72℃、5min;35个循环.PCR产物送上海生工
测序.在 NCBI网站上用BLAST软件对测序后菌株的rDNA-ITS序列进行序列比对,结合形态学鉴
定结果确定致病菌的分类地位.
1.2.3 致病性测定 将健康的鸟巢蕨叶片表面消毒后,用无菌水冲洗,以灭菌针头针刺叶片形成创伤
后,将病菌菌饼有菌的一面贴于叶片上保湿培养,以接种相同大小的培养基饼为空白对照[14].每处理
接种5片叶,3次重复,24h后移除菌饼,5d后观察叶片发病情况.叶片发病后,用单斑分离法重新分
离病原菌,观察其菌落和孢子形态,与接种菌进行比较,确认其致病性.
1.2.4 病原菌生物学特性测定
1.2.4.1 温度、湿度、pH、培养时间及光照对菌丝生长和产孢量影响 取直径为8mm病原菌菌饼置
于PDA平板中央,25℃培养4d后,以十字交叉法测量菌落直径、观察菌落厚度及颜色,7d后用无菌
水洗脱孢子,以血球计数板计数,每处理3次重复.温度测定范围为5~70℃、梯度为5;湿度测定采用
小容器空气湿度调节法,范围为35%~95%、梯度为10;pH值测定范围为5~9、梯度为1;光照测定采
用全光照、全黑暗和光暗交替(12L/12D)培养.
1.2.4.2 最适培养基的筛选 以蛋白胨为氮源,分别测定可溶性淀粉、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖、D-
果糖、D-木糖(含量25g/L)等碳源对病菌菌丝生长和产孢量的影响;以蔗糖为碳源,分别测定KNO3、
NH4NO3、(NH4)2SO3、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏和尿素(含量25g/L)等氮源对病菌菌丝生长和产孢量
的影响;以萨氏培养基为基础培养基,分别测定 K2HPO4、MgSO4、ZnSO4、FeSO4、NaH2PO4 和 NaCl
(含量0.5g/L)等无机盐以及VB1、VB2、吲哚乙酸、VB6、吲哚丁酸和萘乙酸(含量为0.05g/L)等生
长因子对病菌菌丝生长和产孢量的影响.
以十字交叉法测量菌落直径,以血球计数板对孢子进行计数,每处理3次重复.
2 结果与分析
2.1 病害症状
鸟巢蕨发病初期,叶片感病部位发黄,随着时间的推移,病斑处颜色逐渐加深至深褐色,最终干枯
或穿孔.病斑会逐渐扩大,最后导致整个叶片枯萎.叶片边缘、叶脉等都可见病斑,病斑分布无规律性
(见图1).
2.2 病原菌鉴定
以单斑分离法分离出2株真菌P1和P2,两者的单斑分离率分别为29.5%和25%.纯化的菌株进
行形态学和分子生物学鉴定,其结果如下:
2.2.1 形态学鉴定 (1)在PDA培养基上,P1菌落正面呈灰白色,反面呈墨绿色;菌丝褐色至灰褐
色;分生孢子浅褐色至褐色,手雷状或倒棒状,具横隔与纵膈,单生或2~3个串生.(2)P2菌落生长缓
慢,初期紧凑而湿润,菌落正面呈白色、反面呈微黄色;菌丝细并透明,匍匐生长,瓶梗不分支;分生孢子
为单细胞、聚成团,透明、倒卵圆形或圆柱状.
第1期 姜 华等: 药用观赏植物———鸟巢蕨叶斑病病原菌鉴定初报 95
图1 鸟巢蕨叶斑病症状
Fig.1 Leaf spot of N.nidus
2.2.2 分子生物学鉴定 纯化后的P1和P2培养
5~7d,刮其菌丝提取DNA,电泳检测其纯度后进
行PCR扩增,在600bp左右处有明显的特异性条
带,条带清晰且明亮,说明PCR产物浓度及纯度均
较高.将PCR产物送上海生工测序,获得2种病原
菌的rDNA-ITS碱基序列,Blast对比、系统发育树
同源性比较结果表明:P1的ITS碱基序列与芸苔
链格孢的碱基序列相似度达99%,P2的ITS碱基
序列与交互枝顶孢的碱基序列相似度达99%.结合
两者的形态学鉴定结果,认为 P1为芸苔链格孢
(Alternaria brassicae)、P2为交互枝顶孢(Acremo-
nium alternatum).
2.3 致病性测定
依据柯赫氏法则检验分离菌是否具有侵染致病性,分别进行了P1、P2单独侵染和二者混合侵染
的接种试验.其结果表明:3种处理均可使接种叶片发病,接种5d后的发病率分别为75%、66.7%和
77.8%;接种叶片发病后的症状与自然发病的症状一致.再分别对显症叶片进行单斑分离,获得的菌株
形态学特征与P1、P2菌株一致,由此表明,P1和P2均为鸟巢蕨叶斑病的致病菌.
2.4 2种病原菌的生物学特性比较
2.4.1 温度、pH值、湿度、培养时间及光照对菌丝生长及产孢量的影响
2.4.1.1 温度影响 在10~35℃下,2种病原菌均可生长,但10℃时培养4d,P2菌饼周围无菌丝长
出,P1的菌落直径为1.885cm;培养7d后,P2菌饼周围有菌丝长出,其直径为0.981cm,说明P1较
P2耐低温.P1、P2的菌丝生长及产孢的最适温度均为25℃.在25℃下,两者的菌落直径(4d)和产孢
量(7d)分别为4.661cm、1×106个/mL和1.930cm、6×107个/mL,P2的生长速度明显低于P1,但其
产孢量高于P1.
2.4.1.2 pH值影响 在pH为5~9范围内,2种病原菌均可生长并产孢.当pH值为6时,P1的生
长速率最快、产孢量最大,菌落直径(4d)和产孢量(7d)分别为4.735cm、6×105个/mL;当pH 为5
时,P2的生长最快,但其最适产孢的pH为8,分别为1.930cm、6×107个/mL.同为最适pH值下,P1
的生长速度明显快于P2,但其产孢量明显低于P2.
2.4.1.3 湿度影响 当湿度达到95%时,P1和P2的菌丝生长速度最快、菌落长势最好,菌落直径
(4d)分别为4.306、1.847cm;2种病原菌在35%~95%湿度下均可产孢,P1的适宜产孢湿度为35%,
产孢量为1.13×105个/mL,P2的最适产孢湿度为55%,产孢量为2×107个/mL.
2.4.1.4 培养时间影响 培养2~3d的时候,P1的菌丝生长速度最快,为0.909cm/d,随后变缓;培
养4d的时候,P2的菌丝生长速度最快,为0.364cm/d,随后变缓.两者相比,相同培养时间下,P1的生
长速度和菌落直径均明显高于P2,但其产孢量远低于P2.如培养4d时,P1的菌落直径为4.186cm,
产孢量为2.3×105个/mL,而P2的菌落直径为2.256cm,产孢量为3.12×107个/mL.
2.4.1.5 光照影响 在全黑暗、全光照和光暗交替的条件下,2种病原菌均可生长,且3种条件对P1
和P2菌落生长的影响不大,菌落直径(4d)分别为4.132、4.356、4.156和1.720、1.684、1.732cm,但
全黑暗条件下有利于2种病原菌产孢,其产孢量分别为6.92×105、6.8×107个/mL.
2.4.2 碳源、氮源、无机盐及生长因子对菌丝生长及产孢量的影响
2.4.2.1 碳源 P1菌丝在以乳糖为碳源的培养基上生长最快,其生长速度排序为乳糖>葡萄糖>蔗
糖>D-果糖>D-木糖>麦芽糖>可溶性淀粉,而P2菌丝适宜在以蔗糖为碳源的培养基上生长,其排
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序为蔗糖>D-果糖>乳糖>可溶性淀粉>葡萄糖>麦芽糖>D-木糖;2种病原菌在不同的碳源培养基
上均可产孢,但适宜的碳源有别,P1在麦芽糖培养基上易产孢,培养7d后的产孢量较大,为1.01×
106个/mL,P2在D-果糖培养基上易产孢,产孢量为1.2×107个/mL.
2.4.2.2 氮源 P1菌丝生长适宜的氮源是酵母膏,其生长速度排序为酵母膏>蛋白胨>牛肉膏>
KNO3>NH4NO3>(NH4)2SO4>尿素,而P2的是KNO3,其排序为KNO3>蛋白胨>酵母膏>牛肉膏>
尿素>NH4NO3>(NH4)2SO4;2种菌在不同的氮源培养基上均可产孢,P1适宜以KNO3为氮源的培养
基,而P2适宜以蛋白胨为氮源的培养基,培养7d后产孢量分别为2.25×105、3.9×107个/mL.
2.4.2.3 无机盐 P1菌丝生长适宜的无机盐是 MgSO4,其生长速度排序为 MgSO4>K2HPO4>
NaH2PO4>CaCl2>ZnSO4>FeSO4,而P2的是NaH2PO4,其排序为NaH2PO4> K2HPO4> MgSO4
>FeSO4>CaCl2>ZnSO4;2种菌在不同的无机盐培养基上均可产孢,但P1适宜在含NaH2PO4的培
养基上产孢,而P2适宜在含K2HPO4的培养基上产孢,培养7d后的产孢量分别为2.5×106、6.4×
107个/mL.
2.4.2.4 生长因子 P1菌丝生长适宜的生长因子是吲哚乙酸,其生长速度排序为吲哚乙酸>VB1>
VB6>吲哚丁酸>VB2>萘乙酸,而P2的是吲哚丁酸,其排序为吲哚丁酸>VB6>VB2>萘乙酸>
VB1>吲哚乙酸;2种菌在不同生长因子培养基上均可产孢,均在含生长因子VB1的培养基上适宜产
孢,培养7d后产孢量分别为2×105、1.49×107个/mL.
3 结论
从鸟巢蕨(N.nidus)叶斑病的感病植株单斑分离出2种真菌P1和P2,形态学与分子生物学鉴定
结果表明:P1为芸苔链格孢(Alternaria brassicae)、P2为交互枝顶孢(Acremonium alternatum),2种
菌对鸟巢蕨均有致病性.但它们的生物学特性不同:两者菌丝生长及产孢的最适温度均为25℃,P1的
致死温度为50℃,P2的为60℃,10℃下培养4d,P1菌落周围有菌丝长出,P2无菌丝长出;P1的最适
pH值为6,此时菌丝的生长速度和产孢量均最大,P2在pH=5时菌丝生长速度最快,pH=8时产孢
量最大;当湿度达到95%时,P1和P2的菌丝生长速度最快,菌落长势最好,P1的适宜产孢湿度为
35%,P2的适宜产孢湿度为55%;光照有无对P1和P2菌丝生长影响不大,但全黑暗条件下更有利于
两菌产孢;P1的最适碳源、氮源、生长因子和无机盐分别为乳糖、酵母膏、吲哚乙酸、MgSO4,P2的分别
为蔗糖、KNO3、吲哚丁酸、NaH2PO4.
4 讨论
本文以形态学及分子生物学法对鸟巢蕨叶斑病病原菌进行了鉴定,明确了引起鸟巢蕨叶斑病的病
原菌为芸苔链格孢(Alternaria brassicae)和交互枝顶孢(Acremonium alternatum).链格孢属真菌的
寄主范围很广,相关研究报道很多,芸苔链格孢(Alternaria brassicae)作为链格孢属的一个种,可侵染
多种植物,如十字花科花椰菜[15]等;交互枝顶孢(Acremonium alternatum)可以引起沉香枝顶孢茎枯
病[16].但国外有人将植物内生的交互枝顶孢(Acremonium alternatum)作为生防制剂加以应用[17],其
降低温室番茄白粉病的作用机理是诱导抗性,即热杀死后的孢子会释放诱导寄主抗性的物质[18].
本研究发现,芸苔链格孢(P1)和交互枝顶孢(P2)同为鸟巢蕨叶斑病的病原菌,但两者对温度、湿
度和pH值的要求不尽相同,10℃下培养4d,P1菌落周围有菌丝长出,P2无菌丝长出;P1在pH值为
6条件下,菌丝生长最好和产孢量最大,而P2在pH=8时产孢量最大;P1的适宜产孢湿度为35%,而
P2的为55%.由此可见,芸苔链格孢(Alternaria brassicae)比交互枝顶孢(Acremonium alternatum)
耐低温、耐干燥、适宜偏酸环境.侵染试验中发现,在相同条件下,P2的生长速度明显慢于P1,侵染后
病斑大小也明显小于P1.从单斑分离率和侵染发病率来看,P1(29.5%和75%)高于 P2(25%和
第1期 姜 华等: 药用观赏植物———鸟巢蕨叶斑病病原菌鉴定初报 97
66.7%),由此说明在自然生境下,芸苔链格孢(Alternaria brassicae)的抗逆性和致病性要强于交互枝
顶孢(Acremonium alternatum),引起叶斑病的概率要大于交互枝顶孢(Acremonium alternatum).
参考文献:
[1] 郭城孟.蕨类图鉴[M].台北:远流出版事业公司,2001:423.
[2] 徐诗涛,陈秋波,宋希强,等.新型食用蔬菜鸟巢蕨嫩叶营养成分检测[J].热带作物学报,2012,33(8):1487-1493.
[3] 陈庆玉,寇冬权,王伟,等.鸟巢蕨水提取液对兔成骨细胞的影响[J].上海中医药杂志,2011(8):69-72.
[4] BENJAMIN A,MANICKAM V S.Medicinal pteridophytes from the Western Ghats[J].Indian Journal of Traditional Knowledge,
2007,6(4):611-618.
[5] HOW Y L,YAU Y L,SHIAU P T.Antioxidative,tyrosinase inhibiting and antibacterial actives of leaf extracts from medicinal
ferns[J].Biosci Biotechnol Biochem,2009,73(6):1362-1366.
[6] 李娟,穆肃,丁曦宁.绿色植物对室内空气中甲醛、苯、甲苯净化效果研究[J].科技资讯,2009(28):119-120.
[7] 谭雪,解检清,徐毅刚,等.9种观赏植物吸收甲醛能力研究[J].现代农业科技,2012(10):188-189.
[8] 徐诗涛,张俊芳,钟云芳,等.巢蕨属植物的生态与资源价值研究[J].安徽农业科学,2012,40(27):13446-13448.
[9] 潘晓韵,沈晓岚,朱开元,等.鸟巢蕨的组培快繁技术[J].浙江农业科学,2014(7):1049-1050,1053.
[10] 姜华,杨策,石鑫.大连市银杏叶斑病病原菌鉴定[J].辽宁师范大学学报(自然科学版),2014,37(3):396-401.
[11] 张天宇.中国真菌志:第十六卷:链格孢属[M].北京:科学出版社,2003:96-98.
[12] WANG Youzhi,GUO Fang,ZHOU Yuguang.Survey of Acremoniumspecies from China with three new records[J].Mycosys-
tema,2002,21(2):192-195.
[13] 罗苏萍.烟草白星病的病原学及生防菌筛选[D].大连:辽宁师范大学生命科学学院,2012:12-13.
[14] 王爽,黄贵修,李博勋,等.甜瓜棒孢叶斑病病原菌鉴定及其生物学特性研究[J].热带作物学报,2013,34(12):2446-2452.
[15] SAHA S,GARG R,VENKATARAVANAPPA V,et al.Molecular and cultural characterization of Alternaria brassicae infecting
cauliflower in Uttar Pradesh,India[C]//Proceedings of the National Academy of Sciences,India-Section B:Biological Sciences,
2015:472.
[16] 张宏,王革,马木兰,等.云南药用植物真菌病害研究(Ⅲ)[J].西南林学院学报,1999,19(4):224-227.
[17] AUER S,LUDWIG-MLER J.Effects of the endophyte Acremonium alternatumon oilseed rape(Brassica napus)development
and clubroot progression[J].Albanian Journal of Agricultural Sciences,2014,13(Special):15.
[18] KASSELAKI A M,SHAW M W,MALATHRAKIS N E,et al.Control of Leveillula tauricain tomato by Acremonium alter-
natumis by induction of resistance,not Hyperparasitism[J].European Journal of Plant Pathology,2006,115(2):263-267.
The preliminary report on identification of pathogen causing leaf spot of the medicinal
and ornamental pteridophytes,Neottopteris nidus
JIANG Hua1, BAO Zhu1, WANG Jing2
(1.Colege of Life Science,Liaoning Normal University,Dalian 116081,China;2.Dalian Forest Zoo,Dalian 116013,China)
Abstract:Neottopteris nidus is a kind of pteridophyte with high nutrition and good medicinal,orna-
mental and air purifying functions.In this paper,two strains of fungi,P1and P2,were isolated from
infected leaves of N.nidus using single spot separation method.Morphological and molecular biolog-
ical results show P1was Alternaria brassicae and P2was Acremonium alternatum.Both of them
were pathogenic to N.nidus.But their biological characteristics were different.The optimum
growth temperature and spore production temperature of P1were 25℃,the optimum spore produc-
tion humidity was 35%,the optimum pH value was 6,and lethal temperature was 50℃.The opti-
mum growth temperature and spore production temperature of P2were 25℃,but the optimum spore
production humidity was 55%,the optimum pH value was 5,and lethal temperature was 60℃.The
effects of light on mycelium growth of two fungi strains were slight.However,total darkness was
good for both spore productions.The optimum carbon source,nitrogen source,growth factor and
inorganic salt of P1were lactose,yeast extract,indole acetic acid and MgSO4,respectively.And that
of P2were sucrose,KNO3,indole butyric acid and NaH2PO4,respectively.
Key words:Neottopteris nidus;leaf sopt;Alternaria brassicae;Acremonium alternatum